Лабораторна робота № 5 Електронні детектори дорогоцінних металів.

1.Мета і завдання заняття

1. Ознайомитися з асортиментом ювелірних виробів.

2. Вивчити характеристику благородних металів, що застосовуються для виготовлення ювелірних виробів, а також систему проб та клеймування цих вирпобів.

3. Вивчити будову та принцип дії детекторів дорогоцінних металів.

4. Провести дослідження щодо визначення вмісту дорогметалів у різноманітних виробах.

2. Загальні відомості про ювелірні вироби.

До технічних засобів локації тайників та прихованих вкладень належать детектори контрабанди, детектори аномалій, сканери аномалій, а також вимірювачі довжини.

3. Порядок роботи з детекторами аномалій

Ювелірні вироби - це високохудожні вироби тонкої роботи, що вироблені головним чином з дорогоцінних металів, дорогоцінних або напівдорогоцінних каменів чи з інших довговічних матеріалів та виконують роль різних прикрас, є предметами побуту чи застосовуються для декоративних цілей.

Ювелірні вироби класифікуються за призначенням на 8 основних груп: предмети особистих прикрас; предмети туалету; речі для паління; предмети для серверування столу; письмові речі; предмети для прикрашення інтерьєру; речі для годинників; сувеніри.

Кожна група складається з виробів, які розрізняються за призначення та матеріалом, з якого їх виготовлено.

3.1. Характеристика дорогоцінних металів, що застосовуються для виготовлення ювелірних виробів

Для виготовлення ювелірних виробів використовують сплави благородних металів з іншими металами. Ці сплави звуться лігатурою, метали, що входять до складу таких сплавів, мають назву лігатурних. Порівняно з чистими металами ці сплави мають кращі механічні властивості, більш низьку температуру плавлення і визначений відтінок.

Дорогоцінні метали завдяки їх стійкості до окислення та впливу на них хімічних сполук мають назву благородних. Вони не часто зустрічаються в природі у чистому вигляді і для їх отримання необхідно витратити багато праці. Висока вартість видобуття благородних металів робить їх коштовними, і тому в промисловості та торгівлі ці метали називають дорогоцінними.

Наявність дорогоцінного металу у сплаві у визначених вагових одиницях зветься пробою. Проба є державним клеймом, яке гарантує повноцінність ювелірного виробу, а також спеціальним знаком якості сплаву дорогоцінного металу.

Існує декілька систем проб: золотникова, метрична, каратна.

Золотникова система проб в нашій країні існувала з часів царської Росії до 1927 року. Вона позначалася кількістю золотників дорогоцінного металу в одному фунті сплаву (1 фунт = 96 золотників = 409,5 г; 1 золотник = 4,266 г).

Починаючи з 1927 року було прийнято метричну систему проб. Вона характеризує кількість вагових одиниць хімічно чистого дорогоцінного металу в 1000 вагових одиницях лігатурного сплаву та позначається тризначними числами.

Наприклад у Великій Британії, США, інших країнах світу існує каратна система проб. Каратна система проб характеризує кількість вагових одиниць хімічно чистого дорогоцінного металу в 24 частинах сплаву.

Співвідношення між різними системами проб дорогоцінних металів наведено в табл.1.

Таблиця 1

Співвідношення між різними системами проб дорогоцінних металів

Системи проб
золотникова	метрична	каратна
96	1000	24
88	916	22
80	833	20
72	750	18
56	583	14
48	500	12
36	375	9

Маса дорогоцінних металів у більшості країн вимірюється за допомогою метричних мір, головним чином у грамах та міліграмах.

Золото. Золото в земній корі знаходиться у самородному стані. Самородне золото не є хімічно чистим, оскільки воно утримує різні домішки: срібло, мідь, залізо, інші елементи. У чистому вигляді золото має приємний яскраво-жовтий колір. Це важкий, блискучий, м’який та пластичний метал, його густина дорівнює 19,3 г/см³, твердість за шкалою Мооса – 2,5.

Під час виготовлення ювелірних виробів застосовують сплави з визначеною кількістю золота та лігатури. Мідь та платина підвищують твердість сплаву золота, а срібло знижує температуру його плавлення.

Залежно від складу сплаву змінюються колір та відтінки виробів із золота. Срібло та платина надають сплаву золота більш блідий колір, мідь –більш жовтий з переходом до червоного, домішки заліза – сині відтінки, домішки кадмію – зелені, за наявності цинку, нікелю та паладію сплав набуває білого кольору. Тож, сплав білого золота 750 проби може містити 75 % золота, 9 % срібла, 6 % міді, 8 % цинку та 4 % нікелю.

Ювелірні вироби в Україні та країнах СНД виготовляють переважно з потрійного сплаву, який складається з золота, срібла і міді. Найбільш розповсюдженим сплавом золота, з якого виготовляють ювелірні вироби, є сплав 583 та 585 проб.

Срібло – блискучий, білий, м’який, тягучий метал, стійкий до окислення, має найбільшу відбиваючу спроможність. Воно значно легше за золото, має густину 10,49 г/см³, температуру плавлення – 960,5º С, твердість за шкалою Мооса – 2,7.

У виробництві ювелірних виробів застосовують головним чином срібло-мідний сплав, що містить 87,5 % срібла та 12,5 % міді.

природі в самородках у вигляді дрібних зерен, з домішками заліза та металів платинової групи.

Платина – сріблясто-білий, важкий, тугоплавкий метал. Густина його складає 21,4 г/см³, твердість за шкалою Мооса – 4,3, температура плавлення – 1773,5° С. За твердістю, міцністю та жаростійкістю платина перевищує всі інші дорогоцінні метали. Наявність у природі невеликої кількості та трудомісткість видобуття платини зумовлюють її значну вартість – вона дорожча за золото.

У виробництві ювелірних виробів використовується сплав, який містить 95 % платини та 5 % іридію або міді.

Срібло використовується для чеканки монет, виготовлення ювелірних виробів, орденів та медалей, столових приладів, лабораторного посуду, акумуляторів, годинників тощо.

3.2. Клеймування ювелірних виробів з дорогоцінних металів

Усі вироби з дорогоцінних металів обов’язково повинні мати позначену пробу, яка ставиться Інспекцією пробірного нагляду, у вигляді клейма.

Для золотих ювелірних виробів в Україні та країнах СНД за метричною системою встановлені наступні проби: 333, 375, 500, 583, 585, 750; для срібних – 750, 800, 830, 875, 925, 960; для платинових – 950; для паладієвих – 500 та 850; для золотих зубних дисків – 900 та 916; для сусального золота та срібла – від 910 до 1000 через кожні 10 проб, а саме – 910, 920, 930 і тощо; для зеленого сусального золота – 750.

Інспекція пробірного нагляду перевіряє пробу та клеймує ювелірні вироби пробірними клеймами певного зразка. Ці пробірні клейма наносять з правого боку знака-іменника. Пробірні клейма складаються зі знака свідоцтва у вигляді тризубу і проби – тризначного числа. Пробірні клейма поділяють на 2 групи – основні та додаткові.

Основні пробірні клейма (рис. 9) мають самостійне значення. До них належать:

– клеймо у вигляді тризубу (рис. 9 а), це клеймо називають знаком свідоцтва. Воно призначене для клеймування зубопротезних дисків, а також золотих, срібних, платинових та паладієвих виробів у сполученні з одним із додаткових клейм;

– клеймо у вигляді лопатки (рис. 9 б) – для клеймування золотих та платинових виробів;

– клеймо у вигляді фігури з випуклими протилежними горизонталь-ними боками (рис. 9 в) – для клеймування срібних виробів;

– клеймо зрізано-овальної форми (рис. 9 г) – для клеймування па-ладієвих виробів 500 та 850 проб;

– клейма двобічні круглі (рис. 9 д) – для клеймування золотих, сріб-них, платинових, паладієвих виробів та годинників з підвішеними до них пломбами. Ці клейма складаються з двох окремих частин – знака свідоцтва та круглого знака з цифрами однієї з встановлених проб;

– клеймо довгастої форми зі скругленими кутами (рис. 9 е) – для клеймування книжок із сусальним золотом та сріблом.

Додаткові пробірні клейма самостійного значення не мають та під час клеймування виробів їх застосовують тільки в сполученні з одним із основних пробірних клейм.

Додатковими клеймами (рис. 10) є:

– клеймо квадратної форми зі скругленими кутами (рис. 10 а) – для клеймування роз’ємних, легковідокремлюваних другорядних та додаткових частин золотих, срібних, платинових, паладієвих виробів однієї з встановлених проб;

– клеймо квадратної форми зі скругленими кутами (рис. 10 б) та літерами «НП» (не відповідає пробі) – для виробів, які не відповідають пробі, та для виробів після реставрації, які виявилися нижчими за найнижчу встановлену пробу. Це клеймо ставлять на виробах у сполученні зі знаком свідоцтва.

Рис. 9. Основні пробірні клейма для клеймування:

а – виробів у сполученні з одним із додаткових клейм (знак свідоцтва); б – золотих та платинових виробів; в – срібних виробів; г – паладієвих виробів; д – виробів з підвищеними до них пломбами; е – книжок із сусальним золотом та сріблом

Рис. 10. Додаткові пробірні клейма для клеймування:

а –частин виробів; б – виробів, які не відповідають пробі.

3.3. Будова та принцип дії детектора «Проба-М»

Детектор для визначення вмісту дорогоцінних металів «Проба – М» призначений для визначення фактичної проби золота в ювелірних та промислових виробах і дозволяє віднести сплав, що досліджується, до 333, 375, 500, 583, 750, 900, 950 індексу проб золота, а також ідентифікувати срібло, мідь, платину та метали платинової групи.

Детектор «Проба – М» (рис. 11) має наступні комплектуючі частини: цифровий вимірювач напруги (ЦВН), датчик, набір дротів зі штекерами, блок живлення, предметний стіл із затискачем для зразка, 3 контейнери з електролітом обсягом 10 мл, мідний еталон для контролю електроліта, гумку витиральну, пристосування для заправлення датчика, переносний контейнер.

Рис. 11. Детектор для визначення вмісту дорогоцінних металів «Проба – М»:

1 – цифровий вимірювач напруги; 2 – набір дротів зі штекерами; 3 – датчик; 4 – зразок металу, що досліджується; 5 – предметний стіл із затискачем для зразка; 6 – цифрове табло; 7 – кнопка управління з надписом «Измерение»; 8 – кнопка управління з надписом «Подготовка»; 9 – номограма індикації індексу проб; 10 – номограма індикації еталона; 11 – ручка тарування

На лицевій панелі цифрового вимірювача напруги розташоване цифрове табло, кнопки управління з надписами «Измерение», «Подготовка» , номограми індикації індексу проб та еталона.

На нижній панелі цифрового вимірювача напруги виконано гніздо з люком для елемента живлення типу «Крона» або «Корунд». Детектор укомплектований блоком живлення від мережі з напругою 220 В. На боковій частині корпуси виведені рознімачі для підключення штекерів: датчика – праворуч, блока живлення – ліворуч, а також ручка тарування .

Шкала для ідентифікації проб дозволяє відносити сплав, що досліджується, до того чи іншого індексу проб. У окремому квадраті зображені показники ідентифікації для міді.

Датчик має наступні конструктивні елементи: вимірювальну камеру, платиновий протиелектрод, капсулу з електролітом, поршень, гайку, храповик, захисний ковпачок.

Принцип дії детектора «Проба-М» основний на електрохімічних процесах, що відбуваються на кордоні розділу фаз «електроліт – електроди», однією з яких є виріб, що досліджується, другою – платина, яка міститься в проти електроді датчика.

Датчик призначений для формування сигналу між протиелектродом та виробом, що ідентифікується, та передачі сигналу на цифровий вимірювач напруги.

Цифровий вимірювач напруги вимірює сигнал датчика та перетворює його на цифрову інформацію на табло корпусу вимірювача.

Проведення вимірювань. Підключають цифровий вимірювач напруги до автономного живлення або до блока живлення. Виконують калібрування і тарування приладу за еталоном. Фіксують зразок, що досліджується, затискачем предметного столу, потім ретельно зачищають поверхню зразка в зоні, де проводять вимір, витиральною гумкою. Формують випуклий меніск електроліта обертанням ручки храповика. Датчик з випуклим меніском електроліта в соплі встановлюють вертикально на поверхні зразка, що досліджується, так, щоб сопло с меніском торкалося поверхні.

Натискають кнопку «Подготовка». При цьому на цифровому табло повинні з’явитися цифри з повільно зростаючими значеннями та три блимаючі крапки. Через 1 хвилину процес тренінгу закінчується, про що свідчить зникнення блимаючих крапок. Після цього натискають кнопку «Измерение». Цифровий індикатор обнуляється і протягом 4 с на цифровому табло з’являється значення, що вимірюється.

Це значення порівнюють зі шкалою ідентифікації проб.

Заходи безпеки під час роботи з приладом:

– перед початком роботи необхідно ознайомитися з правилами експлуатації приладу;

– перед включенням приладу перевіряють справність електро-проводки, а також штепсельної вилки;

– блок живлення містить елементи, що знаходяться під напругою 220 В, тому після закінчення робіт, а також за появи несправності вимикають детектор та від’єднують блок живлення спочатку від мережі, а потім від цифрового вимірювача напруги;

– під час випадкового потрапляння електроліту на шкіру або слизові оболонки людини промивають вражену ділянку послідовно слабким розчином соди, після чого — водою.